Химический состав животного тела

Для примера лучше всего взять состав человеческого тела, обращенного в однообразную равномерно смешанную кашицу; в процентах состав этот таков: воды около 59, белков — 9, клеевидного вещества — 6, жира — 20, углеводов — 0, 5 и солей 5,5. Конечно, состав тела различных других классов и видов животных представляет различные более или менее заметные уклонения в количестве указанных веществ, но они являются основными неотъемлемыми составными элементами всех животных образований, на какой бы ступени зоологической лестницы они не стояли. К белкам относятся альбумин, глобулин, вителлин, гемоглобин, нуклеин и даже нуклеоальбумин; близко к белкам стоят также альбуминоиды, куда относятся такие соединения, как кератин, эластин, коллаген и др. Клеевидного вещества в готовом виде в человеческом теле нет, и оно образуется из коллагена путем кипячения его в воде. К углеводам относятся гликоген, виноградный сахар. Среди жиров преобладают пальмитиновый и стеариновый жиры, т. е. глицериды пальмитиновой и стеариновой кислот; среди солей особенно важными являются хлористые, углекислые, серно-кислые, фосфорно-кислые соли щелочей и щелочных земель, как то: хлористый натрий, хлористый калий, хлористый аммоний, так же как и углекислый, серно-кислый и фосфорно-кислый натрий, калий, магнезия, аммоний и известь. Некоторые минеральные основания, как-то железо, в соединении со сложными азотистыми органическими соединениями, в форме, напр., гемоглобина, играют выдающуюся роль в явлениях жизни. Кроме этого в состав животного тела входят кислород, углекислота в двух формах: в химически связанной и в свободной, растворенной в жидкостях организма; к последней форме относится и индифферентный для организма азот, находящийся в состоянии физического поглощения в жидкостях организма. Конечно, к ряду составных веществ животного тела относятся и продукты прижизненного распада и окисления как белков, так и жиров и углеводов организма — как-то мочевина, мочевая кислота, креатин, креатинин, ксантин, гипоксантин, углекислота, вода и т. д.; но это все продукты, подлежащие непрерывному выделению из тела. Подробности о всех этих составных частях животного тела см. соответствующие слова, а также — органы дыхания и выделения. X. состав отдельных органов тела см. специально эти органы. Говоря о X. составе животного тела, не следует упускать из виду того, что в силу высокой неустойчивости, а следовательно, разлагаемости живой материи нам трудно составить точное представление об истинной ее прижизненной химической конституции; все способы, пускаемые нами в ход при анализе живой материи с целью познания ее состава, сопряжены с невольным разрушением ее, и таким образом, в результате нам достаются, скорее всего, не те истинные химические формы и комбинации, в которых пребывает живая материя, а только осколки, на которые она при этом распадается. Таким образом, число постоянных непосредственных составных частей живого организма, предсуществование коих в нем не подлежало бы сомнению, представляется в высшей степени ограниченным, именно в силу этой высокой разлагаемости живого вещества как клеточной протоплазмы, так и ядра. С несомненностью к ним могут быть отнесены: вода, углекислота, углекислые соединения, некоторое количество хлористых щелочей, фосфорно-кислых, серно-кислых соединений, углеводов, жиров и белков; но относительно формы сочетания этих трех последних органических веществ в живом клеточном ядре или клеточной протоплазме, а именно, представляют ли они нам во время жизни простые смеси или образуют особенную сложную химическую молекулу, о том мы не имеем пока вполне определенного мнения. Наименее ясно можно высказаться по этому поводу о белковых веществах, и счастливым исключением из них является своеобразный железосодержащий белок — гемоглобин: его удается уловить спектральным анализом и в струе текущей в организме крови, и даже в форме оксигемоглобина, и восстановленного гемоглобина, и следовательно, непосредственное существование этой составной части в живом организме не подлежит никакому сомнению. То же, в известной мере, можно сказать об некоторой части углеводов (гликоген) и жиров, уловимых в живых тканях и соках организма, как при микроскопировании их, так и путем микрохимических реакций; но о том — в каком состоянии физической и химической агрегации находится наибольшая часть углеводов, жиров и белков, извлекаемых после смерти из животных организмов, о том мы по сие время не имеем никаких точных представлений. Для примера высокой разлагаемости живого вещества напомним содержимое живых мышечных пучков. Как известно, смерть мышц отмечается весьма резким химическим явлением — свертыванием мышечного вещества, характеризующим мышечное окоченение и выражающимся образованием миозина (особого белка), углекислоты и др. Кюне удалось, заморозив мышцы живой лягушки и, предупредив тем самым процесс их разложения, выдавить из них мышечную плазму, которая на холоду сохранялась все время в жидком виде, но как только начинала согреваться при температуре комнаты, так тотчас свертывалась и твердела: одновременно в жидкости образовывался миозин, углекислота и др. Словом, происходило то же, что и в самих живых мышцах при их окоченении. Полагают (Германн), что акт окоченения живых мышц и свертывания мышечной плазмы происходит на счет разложения какого-то сложного азотистого органического соединения, отличающегося высокой разлагаемостью, и которого, в силу этого, не удалось еще изолировать в цельном виде. С другой стороны, и миозин, этот преимущественно мышечный белок, находящийся в мясе в наибольших количествах, вовсе не существует в живых мышцах в переформированном виде, но является продуктом разложения живого мышечного вещества. Этот пример как нельзя лучше иллюстрирует развиваемую мысль о высокой разлагаемости живого клеточного вещества. Познание истинного состава живого вещества мыслимо, след., при применении таких аналитических приемов, которые наименее всего нарушали бы нормальные условия существования его; а таких приемов почти нет. Всего менее пригодным для определения непосредственных предсуществующих составных частей живого организма служит химическое разложение его путем сжигания высушенных тканей; уже не говоря о том, что все органические вещества при сжигании переходят в углекислоту, воду, азот и т. д., т. е. в неорганические соединения или элементы, даже самые соли, напр., серно-кислые, фосфорно-кислые, углекислые соединения образуются там, где перед тем вместо них были смеси белков и лецитинов, сера, фосфор и углерод которых окислились и сгорели при сжигании вследствие соединения их с кислородом воздуха с образованием соответствующих кислот, соединяющихся затем с основаниями. В силу тех же соображений, мы не вправе принимать и серно-кислые и фосфорно-кислые соли, находимые в выделениях организма, за соли, предсуществовавшие в живых тканях, так как большая часть их образуется из сгорания серы белковых соединений и фосфора, заключенного в лецитинах во время жизненного обмена. Не подлежит поэтому сомнению, что громадное большинство X. соединений в живых телах остается еще пока неизвестным, и открытие и исследование их является главной задачей биохимии. Не следует думать, однако, что важность той или другой составной части тела для жизни находится в прямом отношении к количеству этого вещества в теле; этому противоречил бы прямо тот факт, что железо, при всем его ничтожном содержании в теле, играет одну из самых выдающихся ролей; без него немыслим был бы гемоглобин, а без последнего — газовый обмен и тканевое дыхание. В построение всех химических соединений, из которых сложено животное тело, входят всего 12 простых элементов: углерод, азот, хлор, кальций, кислород, сера, калий, магний, водород, фосфор, натрий, железо. К ним, по всем вероятиям, должны быть прибавлены еще кремний и фтор. Кроме того, йод и бром встречаются в морских животных. Медь — в крови головоногих ракообразных. Все первые 12 элементов, входя в разнообразные X. соединения, образуют живое клеточное содержимое тканей и органов. Кислород и азот находятся, кроме того, в свободном состоянии. Лео Эрерра называет эти 12 элементов биогенными элементами; для характеристики их укажем на следующее: 1) они относятся к элементам, наиболее всего распространенным в природе; 2) все они отличаются сравнительно низким атомным весом, легко совместимым с высокой подвижностью их, необходимой для жизненного обмена; 3) из элементов, участвующих в образовании органических соединений, три, а именно кислород, водород и азот, представляют совершенные газы, соединенные с твердым и неплавким телом, как углерод; такое сочетание придает большую молекулярную подвижность живой органической материи и делает ее способной к деятельному обмену, тем более, что и продукты прижизненного распада представляются или газообразными, как-то углекислота и вода, или легко растворимыми в воде и жидкостях организма и, след., легко поддаются как диффузии, так и фильтрации и облегчают тем самым весь обмен веществ в теле, включая сюда и процессы выделения негодных уже продуктов распада. Твердый же неплавкий углерод образует как бы остов живых органических соединений благодаря способности атомов углерода накопляться в одной и той же молекуле и как бы спаиваться друг с другом. Благодаря этому образуются чрезвычайно сложные соединения с огромными малоподвижными молекулами, придающими живым тканям рядом с подвижностью и ту механическую устойчивость, благодаря которой они не диффундируют, в отличие от продуктов прижизненного распада легко выделяемых из тела (Спенсер). 4) Большинство биогенных элементов — дурные проводники тепла и электричества и все обладают высокой теплоемкостью; все это в совокупности обеспечивает организмам большее постоянство внутренней температуры, а также и электрического напряжения, и независимость от резких колебаний их во внешней среде. 5) Легкие атомы биогенных элементов, скопляясь в большом количестве, образуют сложные молекулы, которые, согласно механической теории тепла, легко разлагаются теплотой без значительного их нагревания, и это, по-видимому, и есть главное основание высокого X. непостоянства, т. е. изменчивости живой протоплазмы. Эти биогенные элементы в живых телах образуют путем различного сочетания ряд самых разнообразных соединений. Так, к двойным соединениям, притом немногочисленным, относятся вода, углекислота, хлористые щелочи, фтористый кальций, болотный газ, хлористый водород и т. д. К тройным, очень многочисленным, относятся жиры, углеводы, жирные кислоты, серно-кислые, углекислые соединения щелочей, трифосфат и т. д. К четверным, весьма многочисленным в теле соединениям, относятся мочевина, мочевая кислота, мыла, молочно-кислые соединения, моно- и дифосфаты и т. п. К пятерным соединениям относятся, напр., таурин, мочекислые соединения, лецитин, белки и т. д.; к шестерным могут быть отнесены, напр., щелочные белки; наконец, к семерным соединениям принадлежат гемоглобинаты крови, состоящие из углерода, водорода, азота, кислорода, серы, железа и калия и т. д. Если, как говорит Прейер, из 14 биогенных элементов образовать углы четырнадцатиугольника, то, соединяя прямыми линиями все 14 точек друг с другом, мы можем наглядно изобразить все известные нам сочетания, в какие вступают отдельные X. элементы в живом теле. Число их может быть огромным. Но среди них следует строго различать, как мы сказали, вещества и соединения, существовавшие во время жизни организма, от тех, которые появились только после смерти. Особенно важный интерес с биохимической точки зрения имеют соединения первого рода, так как они и могут только играть известную роль при выполнении той или иной функции, всегда основанной на X. превращениях живого вещества. Трудность установки этих данных представляется, как сказано, в большинстве случаев непреоборимой. Этим же объясняется трудность добывания деятельных прижизненных X. начал, специфических для различных органов и составляющих предмет органотерапии.

И. Тарханов.